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摘要:随着经济的迅速发展,绿色环保、节约能源已成为大众关注的焦点话题。高层建筑中排水系统有着重要的作用。文章论述了如何在给排水工程中实现能源节约,提出了六项节能措施,供相关人员参考。
关键词:高层建筑;排水工程;节约能源;热水系统;冷热水压力平衡
中图分类号:TU976文献标识码:A文章编号:1009-2374 (2010)10-0096-02
我国是能源缺乏的国家,全球人均能源保留量只是世界水平的1/2,随着经济的发展,能源短缺已成为制约社会发展的重要因素之一。在我国,绿色建筑评价标准(GB/T50378-2006)于2006年3月1日开始实施,绿色建筑成为当前建设领域的热点,也是未来建筑的发展趋势,其核心包括节水、节能、节地、节材及建筑智能化等。对于高层建筑,为满足用水通常需要增压供水,因此节能与节水有着相当紧密的关系,特别是高层建筑给排水工程设计中,除了保证用水点水量的水压要求外,还应特别考虑节水与节能。文中主要对给水系统与热水供应系统设计中可采用的节能措施进行了相关探讨。
一、高层建筑排水系统的组成和布置
高层建筑的排水系统由卫生器具或生产设备受水器、排水管道、通气管系统、清通气设备、抽升设备、局部处理构筑物组成。管道布置与敷设,按如下方式进行:
1.设置:不同性质的污废水用不同管道排出称为排水系统的分流制。依据技术、经济分析决定采用分流制或合流制。民用建筑生活污水与雨水应分流排放;工业建筑生产废水和污水污染较轻,可与雨水合流排放,生产污水污染严重,应单独收集处理。
2.排水管道布置:以最短的距离排出室外,尽量不越变形缝。有利于安全和建筑物的使用及维修、清通。
3.排水管道的敷设:管道之间、管道与墙要有一定的间距;管道穿墙、穿楼板、基础要预留洞;排水立管与排出管端部的连接宜采用两个45°弯头或弯曲半径不小于4倍管径的90°弯头。
4.通气管道系统:建筑物内排水管道统要设置通气管与大气联通,排水管道通气方式:伸顶通气管,专用通气管,环形通气管,主通气管,副通气立管,结合通气管,器具通气管。
二、节能措施
(一)充分利用市政给水管网压力
由于市政给水管网承受的压力有限,供水水压通常难以完全满足高层建筑的供水要求,因此高层建筑给水系统设计中常采用增压给水方式,将管网进水直接引入贮水池中,然后用水泵将水抽到水箱或打到水罐中,再向给水系统供水。市政给水管网供水水压通常为200Pa左右,夜间可以达到250～270Pa左右,但由于以往市政供水管网供水安全性不是很稳定,为确保建筑供水的安全性,宁愿舍弃该部分水压,从而造成电能的浪费,尤其是当贮水池位于地下层时,反而把可用压力全部转化成负压,很不经济合理。高层建筑的下面几层通常是用水量较大的公共服务商业设施,如:浴室、洗衣房、汽车库、餐厅、美发厅等,用水量占建筑物总用水量相当大的比例,而目前我国大部分城市供水管网安全性较好,特别是新建城区,供水水压也较大。因此,设计中应充分考虑利用市政给水管网提供的水压,高层建筑下部几层直接采用市政给水管网供水,上部采用水箱供水或水泵加压供水,当下部用水安全要求较高时,设计中可以考虑将上下部分管网用常闭阀门进行连接,平时分区供水,市政管网发生事故时,将常闭阀门打开,由水箱或水泵加压供水,在节能的同时可以兼顾供水的安全性。
(二)设置热水干管或支管回水系统
对于设置了热水系统的宾馆、病房、办公楼等高层建筑,由于供水管网较长,为保证用水点的水温,一些建筑的热水系统设置干管循环水系统,使用时仅需放掉支管部分冷水,即可得到所需水温,相对节约了用水,但干管循环的方式对于高层建筑来说,由于支管较多,浪费的水量及电能积累起来也是很大的。因此,设计中应尽可能地采用支管循环的回水系统。
对于住宅,一般采用燃气热水器或电热水器分散供应热水,当卫生间与厨房之间距离较远时,使用中同样会浪费大量的水。因此,在装修设计中应设置热水回水支管,在热水器附近设置循环水泵,使用前采用手动或自动控制方式预先开启热水循环泵。
(三)控制热水系统冷热水压力平衡
同一个用水点冷热水供水压力如果不平衡,用户很难将水温调节到所需的合适温度,那么将会浪费大量的冷水和热水。因此,设计中对冷热水管应采用等程布置,保证同一个用水点冷热水间压力差不大于0.07MPa。
(四)采用变频调速水泵
高层建筑通常采用水泵水箱联合供水方式,由水泵将水提升到高位水箱,再向下供水,为防止一些用水点超压,需设置减压装置,造成不必要的能耗,而由于电机的启动非常频繁,也会造成电能的大量浪费。设计中可以采用变频调速水泵直接向给水系统供水,采用调节速度的方式来调节流量,根据水量需要自动调节水泵电机转速,水量需要大时电机转速增大,需要小时电机转速减小,避免电机频繁启动,从根本上防止电能浪费。同时省去了水箱、水罐,减少了设备投资费用。有调查结果显示,采用变频调速水泵供水,节电率可达到30%～50%。如今变频调速技术已经日臻完善和成熟,具有显著的节电效果、方便的调速方式、较高的调速范围、完善的保护功能以及运行可靠等优点,因此推广变频调速水泵在建筑给排水系统中的应用,对于减少电能浪费具有重要意义。
(五)防止超压引起的供水能量损失
1.合理分区。建筑给水排水设计规范(GB50015-2003)第3.3.4条规定,卫生器具给水配件承受的最大工作压力不得大于0.6MPa;第3.3.5条规定,高层建筑生活给水系统应竖向分区,竖向分区应符合下列要求:各分区最低卫生器具配水点处的静水压力不宜大于0.45MPa,特殊情况下不宜大于0.55MPa;水压大于0.35MPa的入户管(或配水横管),宜设减压设施。
给排水工程设计中,如果分区压力选择过大,卫生器具给水配件可能会由于长时间超压而容易产生水流泄漏和能源的浪费。
《规范》第3.3.6条规定,建筑高度不超过100m的建筑的生活给水系统,宜采用分区并联供水或分区减压的供水方式。如果从节约能源的角度考虑,设计中有条件的情况下最好采用分区并联的供水方式,合理的供水方式可节能25% ~ 40%。
2.设置减压节流装置。《规范》对高层建筑生活给水系统应竖向分区的要求是各分区最低卫生器具配水点处的静水压力0.45～0.55 MPa;且规定了水压大于0.35 MPa的入户管(或配水横管),宜设减压或减压设施;但要求各分区最不利配水点的水压,应满足用水水压要求。《规范》第3.1.14条规定了各种卫生器具最低的工作压力,除淋浴器、延时自闭式冲洗阀等为0.10 MPa外,其他卫生器具多为0.05 MPa,设计中如果满足了各分区最不利配水点的用水水压,那么其他配水点卫生器具必定会产生超压出流,实践证明,当配水点静水压力大于0.15时,水龙头流出水量将超过额定流量的3倍以上。因此,在设计中,不仅要满足规范要求的不大于0.35 MPa的要求,而且应从节水节能的角度将卫生器具支管的压力控制在0.15 ～0.20 MPa满足燃气热水器的工作压力要求,以达到节水节能的目的,为此,设计中在入户管水表前设置调压孔板或者节流塞。
(六)采用节能型热水器
太阳能热水器利用光热转换原理,把太阳光作为能量供其系统转化为热能,能够提供洗浴和采暖热水,辐射能量大、时间长、运行费用低、使用寿命长、无污染、无噪音、无危险,应用于热水供应系统中,不仅节能而且环保无污染。热泵热水器是新型节能环保热水装置。通过吸收空气中的热量,利用制冷剂温差吸热和压缩机做功,来制取50℃以上的生活用热水,提高了热效率,利用了可再生能源。
设计中,在条件允许的情况下,可考虑采用太阳能热水器或热泵热水器取代传统高能耗的燃煤、燃油、燃气热水器及电锅炉。
参考文献
[1]吴盛伟,李莲秀.现代住宅给排水设计初探[J].基建优化,2003,(4).
[2]赵永成.变频调速水泵节能分析[J].大连铁道学院学报,1995,16(2).
[3]杨凤兰.变频调速水泵在自动化供水系統中的节能实践[J].电气时代,2005,(11).
关键词:高层建筑;排水工程;节约能源;热水系统;冷热水压力平衡
中图分类号:TU976文献标识码:A文章编号:1009-2374 (2010)10-0096-02
我国是能源缺乏的国家,全球人均能源保留量只是世界水平的1/2,随着经济的发展,能源短缺已成为制约社会发展的重要因素之一。在我国,绿色建筑评价标准(GB/T50378-2006)于2006年3月1日开始实施,绿色建筑成为当前建设领域的热点,也是未来建筑的发展趋势,其核心包括节水、节能、节地、节材及建筑智能化等。对于高层建筑,为满足用水通常需要增压供水,因此节能与节水有着相当紧密的关系,特别是高层建筑给排水工程设计中,除了保证用水点水量的水压要求外,还应特别考虑节水与节能。文中主要对给水系统与热水供应系统设计中可采用的节能措施进行了相关探讨。
一、高层建筑排水系统的组成和布置
高层建筑的排水系统由卫生器具或生产设备受水器、排水管道、通气管系统、清通气设备、抽升设备、局部处理构筑物组成。管道布置与敷设,按如下方式进行:
1.设置:不同性质的污废水用不同管道排出称为排水系统的分流制。依据技术、经济分析决定采用分流制或合流制。民用建筑生活污水与雨水应分流排放;工业建筑生产废水和污水污染较轻,可与雨水合流排放,生产污水污染严重,应单独收集处理。
2.排水管道布置:以最短的距离排出室外,尽量不越变形缝。有利于安全和建筑物的使用及维修、清通。
3.排水管道的敷设:管道之间、管道与墙要有一定的间距;管道穿墙、穿楼板、基础要预留洞;排水立管与排出管端部的连接宜采用两个45°弯头或弯曲半径不小于4倍管径的90°弯头。
4.通气管道系统:建筑物内排水管道统要设置通气管与大气联通,排水管道通气方式:伸顶通气管,专用通气管,环形通气管,主通气管,副通气立管,结合通气管,器具通气管。
二、节能措施
(一)充分利用市政给水管网压力
由于市政给水管网承受的压力有限,供水水压通常难以完全满足高层建筑的供水要求,因此高层建筑给水系统设计中常采用增压给水方式,将管网进水直接引入贮水池中,然后用水泵将水抽到水箱或打到水罐中,再向给水系统供水。市政给水管网供水水压通常为200Pa左右,夜间可以达到250～270Pa左右,但由于以往市政供水管网供水安全性不是很稳定,为确保建筑供水的安全性,宁愿舍弃该部分水压,从而造成电能的浪费,尤其是当贮水池位于地下层时,反而把可用压力全部转化成负压,很不经济合理。高层建筑的下面几层通常是用水量较大的公共服务商业设施,如:浴室、洗衣房、汽车库、餐厅、美发厅等,用水量占建筑物总用水量相当大的比例,而目前我国大部分城市供水管网安全性较好,特别是新建城区,供水水压也较大。因此,设计中应充分考虑利用市政给水管网提供的水压,高层建筑下部几层直接采用市政给水管网供水,上部采用水箱供水或水泵加压供水,当下部用水安全要求较高时,设计中可以考虑将上下部分管网用常闭阀门进行连接,平时分区供水,市政管网发生事故时,将常闭阀门打开,由水箱或水泵加压供水,在节能的同时可以兼顾供水的安全性。
(二)设置热水干管或支管回水系统
对于设置了热水系统的宾馆、病房、办公楼等高层建筑,由于供水管网较长,为保证用水点的水温,一些建筑的热水系统设置干管循环水系统,使用时仅需放掉支管部分冷水,即可得到所需水温,相对节约了用水,但干管循环的方式对于高层建筑来说,由于支管较多,浪费的水量及电能积累起来也是很大的。因此,设计中应尽可能地采用支管循环的回水系统。
对于住宅,一般采用燃气热水器或电热水器分散供应热水,当卫生间与厨房之间距离较远时,使用中同样会浪费大量的水。因此,在装修设计中应设置热水回水支管,在热水器附近设置循环水泵,使用前采用手动或自动控制方式预先开启热水循环泵。
(三)控制热水系统冷热水压力平衡
同一个用水点冷热水供水压力如果不平衡,用户很难将水温调节到所需的合适温度,那么将会浪费大量的冷水和热水。因此,设计中对冷热水管应采用等程布置,保证同一个用水点冷热水间压力差不大于0.07MPa。
(四)采用变频调速水泵
高层建筑通常采用水泵水箱联合供水方式,由水泵将水提升到高位水箱,再向下供水,为防止一些用水点超压,需设置减压装置,造成不必要的能耗,而由于电机的启动非常频繁,也会造成电能的大量浪费。设计中可以采用变频调速水泵直接向给水系统供水,采用调节速度的方式来调节流量,根据水量需要自动调节水泵电机转速,水量需要大时电机转速增大,需要小时电机转速减小,避免电机频繁启动,从根本上防止电能浪费。同时省去了水箱、水罐,减少了设备投资费用。有调查结果显示,采用变频调速水泵供水,节电率可达到30%～50%。如今变频调速技术已经日臻完善和成熟,具有显著的节电效果、方便的调速方式、较高的调速范围、完善的保护功能以及运行可靠等优点,因此推广变频调速水泵在建筑给排水系统中的应用,对于减少电能浪费具有重要意义。
(五)防止超压引起的供水能量损失
1.合理分区。建筑给水排水设计规范(GB50015-2003)第3.3.4条规定,卫生器具给水配件承受的最大工作压力不得大于0.6MPa;第3.3.5条规定,高层建筑生活给水系统应竖向分区,竖向分区应符合下列要求:各分区最低卫生器具配水点处的静水压力不宜大于0.45MPa,特殊情况下不宜大于0.55MPa;水压大于0.35MPa的入户管(或配水横管),宜设减压设施。
给排水工程设计中,如果分区压力选择过大,卫生器具给水配件可能会由于长时间超压而容易产生水流泄漏和能源的浪费。
《规范》第3.3.6条规定,建筑高度不超过100m的建筑的生活给水系统,宜采用分区并联供水或分区减压的供水方式。如果从节约能源的角度考虑,设计中有条件的情况下最好采用分区并联的供水方式,合理的供水方式可节能25% ~ 40%。
2.设置减压节流装置。《规范》对高层建筑生活给水系统应竖向分区的要求是各分区最低卫生器具配水点处的静水压力0.45～0.55 MPa;且规定了水压大于0.35 MPa的入户管(或配水横管),宜设减压或减压设施;但要求各分区最不利配水点的水压,应满足用水水压要求。《规范》第3.1.14条规定了各种卫生器具最低的工作压力,除淋浴器、延时自闭式冲洗阀等为0.10 MPa外,其他卫生器具多为0.05 MPa,设计中如果满足了各分区最不利配水点的用水水压,那么其他配水点卫生器具必定会产生超压出流,实践证明,当配水点静水压力大于0.15时,水龙头流出水量将超过额定流量的3倍以上。因此,在设计中,不仅要满足规范要求的不大于0.35 MPa的要求,而且应从节水节能的角度将卫生器具支管的压力控制在0.15 ～0.20 MPa满足燃气热水器的工作压力要求,以达到节水节能的目的,为此,设计中在入户管水表前设置调压孔板或者节流塞。
(六)采用节能型热水器
太阳能热水器利用光热转换原理,把太阳光作为能量供其系统转化为热能,能够提供洗浴和采暖热水,辐射能量大、时间长、运行费用低、使用寿命长、无污染、无噪音、无危险,应用于热水供应系统中,不仅节能而且环保无污染。热泵热水器是新型节能环保热水装置。通过吸收空气中的热量,利用制冷剂温差吸热和压缩机做功,来制取50℃以上的生活用热水,提高了热效率,利用了可再生能源。
设计中,在条件允许的情况下,可考虑采用太阳能热水器或热泵热水器取代传统高能耗的燃煤、燃油、燃气热水器及电锅炉。
参考文献
[1]吴盛伟,李莲秀.现代住宅给排水设计初探[J].基建优化,2003,(4).
[2]赵永成.变频调速水泵节能分析[J].大连铁道学院学报,1995,16(2).
[3]杨凤兰.变频调速水泵在自动化供水系統中的节能实践[J].电气时代,2005,(11).